Известия Транссиба №1(61), 2025

Предметом исследования, результаты которого представлены в данной статье, является регулирование напряжения в системе тягового электроснабжения, объектом исследования является устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), которое отвечает за регулировку напряжения в контактной сети, путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора тяговой подстанции. Данное устройство важно для поддержания требуемого уровня напряжения в контактной сети, но при работе в автоматическом режиме регулирования напряжения наблюдается высокий износ РПН. Это связано с тем, что износ устройства напрямую зависит от количества переключений, которое оно выполняет в сутки. В свою очередь частота переключений зависит от множества факторов, связанных с тяговой нагрузкой. Другой проблемой является различный уровень износа данного устройства на разных участках электроснабжения - на участках с равнинным профилем пути и низкой тяговой нагрузкой повреждаемость устройств РПН значительно ниже ввиду редких переключений для корректировки напряжения, а на участках со сложным профилем и высокой загруженностью РПН демонстрируют крайне низкую надежность, настолько, что персонал тяговых подстанций отключает автоматическое регулирование и выполняет переключения в ручном режиме. С целью прогнозирования износа устройств РПН было решено создать компьютерную модель системы тягового электроснабжения 2×25 кВ в программном комплексе SimInTech, включающую в себя автоматическое регулирование напряжения в сети и счетчик числа переключений.

В статье рассматриваются вопросы моделирования взаимодействия токоприемника и контактной подвески, что является актуальной задачей при разработке и оптимизации систем токосъема. Предметом статьи является модель контактной подвески. Наибольшее распространение получили конечноэлементные модели и модели с сосредоточенными параметрами. Отмечены их ключевые особенности: конечноэлементные модели обладают высокой точностью, но требуют значительных вычислительных ресурсов, в то время как модели с сосредоточенными параметрами позволяют быстро оценивать взаимодействие, но имеют ограничения, связанные с упрощенным описанием физических процессов. Цель статьи - повышение достоверности моделирования взаимодействия токоприемников и контактной подвески при использовании моделей с сосредоточенными параметрами. В рамках исследования предложена усовершенствованная модель контактной подвески, в которой приведенная масса заменяется инертором, что позволяет устранить проблему вынужденных колебаний и повысить точность моделирования динамики системы. Данная модель реализована в среде MATLAB Simulink, а ее валидность подтверждена корреляционным анализом, демонстрирующим лучшее соответствие расчетных данных с экспериментальными результатами по сравнению с существующими моделями. Полученные результаты показывают, что предложенный подход позволяет повысить точность моделирования взаимодействия токоприемника и контактной подвески в моделях с сосредоточенными параметрами, что делает его перспективным для применения при проектировании и оптимизации систем токосъема на железнодорожном транспорте.

При увеличении мощности современного электроподвижного состава, обеспечивающего грузо- и пассажироперевозки, остается актуальной проблема передачи больших тяговых токов, вызванная низкой нагрузочной способностью токоприемников, что может привести к перегреву и отжигу контактных вставок с последующим снижением их прочности, отслоением графита от медной оболочки, повышенным износом. В статье рассмотрена классификация различных способов повышения нагрузочной способности токоприемников, наиболее перспективным из которых является охлаждение их полозов. К недостаткам известных активных и пассивных систем охлаждения полозов можно отнести необходимость применения для отведения тепла от нагретых частей дополнительных механизмов и узлов, которые эффективно работают только или при движении электроподвижного состава, или на стоянке. Для устранения указанного недостатка авторами предложено техническое решение полоза токоприемника, оборудованного тепловыми трубками и способного успешно функционировать в различных режимах работы электроподвижного состава. Для проверки работоспособности предложенного технического решения создана его математическая модель в программной среде SolidWorks, которая с помощью приложения FlowSimulation позволяет моделировать протекающие в полозе токоприемника тепловые процессы. При использовании тепловых трубок в конструкции полоза температура нагрева по его длине распределяется более равномерно, тем самым улучшая условия рассеивания тепла в окружающую среду, что позволит пропускать более высокие токи нагрузки. Результаты математического моделирования тепловых процессов в полозе токоприемника в программной среде SolidWorks подтверждены экспериментальными исследованиями на специализированной установке. Применение предложенного устройства способствует более равномерному распределению тепла по поверхности полоза, снижая нагрев контактных вставок и повышая нагрузочную способность токоприемника и надежность его работы в условиях скоростного, высокоскоростного и тяжеловесного движения поездов.

В статье рассматривается решение задачи разработки имитационной модели тяговой подстанции постоянного тока, предназначенной для оценки энергетических и других показателей работы, в том числе показателей качества электроэнергии. Разработка имитационной модели позволяет перейти к решению задач, связанных с оценкой эффективности технических мероприятий, которые могут применяться на тяговых подстанциях для повышения качества выпрямленного напряжения, снижения несинусоидальности на шинах собственных нужд, регулирования напряжения на шинах подстанций, выравнивания графика нагрузки и ряда других. Одной из актуальных задач в области нетягового электроснабжения является снижение несинусоидальности напряжений на шинах устройств сигнализации, централизации и блокировки, чувствительных к высокому уровню гармоник напряжения. На основе разработанной модели имитационное моделирование выполнено для одного из распространенных схемных решений - применения двенадцатипульсовых схем выпрямления последовательного типа. Предложенная модель разработана в программной среде SimInTech и позволяет оценить показатели работы подстанции для различных состояний схемы с помощью введенных в схему выключателей. Результаты моделирования приведены для симметричной системы синусоидальных напряжений источника питания. Сопоставление результатов моделирования выполнено с результатами, которые получены на основе экспериментальной оценки показателей качества электроэнергии для одной из действующих тяговых подстанций постоянного тока. Приведенные результаты измерений на тяговой подстанции с двенадцатипульсовыми выпрямителями последовательного типа выполнены синхронно для двух пар вводов 0,4 и 10 кВ тяговой подстанции. Сравнение результатов моделирования показывает адекватность полученных с помощью разработанной модели результатов и использованных в ней характеристик оборудования, что позволяет использовать ее для решения ряда других задач.Выполнено при грантовой поддержке ОАО «РЖД» на подготовку выпускной квалификационной работы по теме «Повышение надежности электроснабжения постов микропроцессорной централизации»

В статье рассматривается актуальная проблема модернизации железнодорожных путей необщего пользования посредством внедрения автоматизированных систем управления погрузочно-разгрузочными работами. Актуальность исследования обусловлена значительной долей путей необщего пользования в железнодорожной инфраструктуре России (29 % от общей протяженности путей сообщения) и их постоянным увеличением, растущими объемами промышленного производства на территории страны и необходимостью повышения эффективности транспортного обслуживания предприятий и повышения эффективности их использования. На путях необщего пользования начинают и заканчивают свое следование более 85 % всего грузопотока на железнодорожном транспорте. Правильность обслуживания, организация и технология работы рассматриваемых путей влияют на работу всей транспортной сети. Проблема исследования заключается в том, что традиционно принятые методы погрузочно-разгрузочных работ на путях необщего пользования не обеспечивают необходимую эффективность перевозочного процесса, что приводит к большим простоям подвижного состава и увеличению эксплуатационных расходов для железнодорожного транспорта. В работе применены методы системного анализа, математического моделирования и сравнительного анализа статистических данных. На основе исследования международного опыта и отечественной практики показано, что внедрение автоматизированных систем управления способно сократить время простоя вагонов на 25 - 30 % и снизить эксплуатационные расходы на 15 - 20 %. В статье представлено определение автоматизированной системы управления погрузочно-разгрузочными работами как комплексной информационно-управляющей системы, интегрирующей аппаратные и программные средства. Разработана поэтапная методология внедрения системы, состоящая из семи последовательных этапов - от предварительного анализа до оптимизации и развития. Предложенные решения учитывают специфику российских условий эксплуатации и требования импортозамещения.

Предложен новый подход к моделированию работы железнодорожных станций и узлов с использованием сетей Петри. Этот метод позволяет проводить анализ процессов как аналитически, так и посредством моделирования, учитывая топологические особенности, технологию работы станции и структуру транспортного потока. В статье подробно рассматриваются ключевые свойства сетей Петри, такие как ограниченность, живость и достижимость, а также методы их анализа. Эти свойства используются для решения практических задач, включая оптимизацию ресурсов, повышение эффективности эксплуатации и обеспечение безопасности работы железнодорожных станций. Предложенная модель позволяет выявить «узкие» места, прогнозировать возможные эксплуатационные затруднения и разрабатывать мероприятия для улучшения работы железнодорожной станции. В статье рассматриваются различные модификации сетей Петри, включая временные, стохастические и цветные сети. Каждая из них имеет свои преимущества для анализа временных, случайных и структурных характеристик и параметров топологии станции и пропускаемого транспортного потока. Приведен пример модели горловины парка приема железнодорожной станции по пропуску поездов, включая ее дерево достижимости возможных состояний. На основании анализа дерева достижимости определены эксплуатационные затруднения и последовательности событий, приводящие к этим состояниям. Модель предоставляет также возможность прогнозировать потенциальные эксплуатационные затруднения и нехватку маневровых ресурсов с использованием аналитического метода, основанного на матричном анализе сети Петри. Такой подход позволяет для больших систем, таких как крупная техническая железнодорожная станция или узел, без необходимости полного моделирования всех состояний выявлять отдельные критические состояния, которые могут привести к нежелательным событиям.

Настоящее исследование посвящено согласованному определению наборов исходных данных и критериев для создания оптимальной модели обработки контейнеров на терминале типа «сухой порт», обслуживаемом железнодорожным и автомобильным транспортом. Процесс создания модели должен учитывать приоритет в управлении работой железнодорожного и автомобильного транспорта, соблюдение баланса их интересов и соотношение между затратами на работу транспортно-перегрузочных механизмов и издержками, связанными с простоем транспортных средств или контейнеров. В статье отмечено, что в части постановки задачи у многих авторов прослеживается ограниченность в подходах к понятию «оптимальная модель работы терминала» и применяемых критериях оптимальности. В исследовании предложен набор исходных данных, предназначенный для создания модели оптимальной работы, который включает в себя данные о характеристиках контейнеропотока, терминала, транспортно-перегрузочных механизмов и технологическом процессе обработки. При создании оптимальной модели работы терминала есть возможность оценивать эффективность работы изолированно или в комплексе сразу в нескольких аспектах в зависимости от цели моделирования. Оценка может быть выполнена с использованием стоимостного критерия (стоимость переработки TEU), критерия в натуральном выражении (максимально возможный реализуемый объем переработки, продолжительность переработки) или интегрального критерия (натурально-стоимостного). В результате выполнения работы выявлено, что полнота наборов исходных данных и определение расчетных параметров в нескольких возможных единицах измерения позволяют сделать модель адаптивной для различных задач моделирования и применения различных критериев оптимальности. Для данных изначально динамического характера процедура их получения в автоматизированном режиме из существующих информационно-управляющих систем существенно ускоряет и упрощает расчет, позволяя использовать его результаты для целей оперативного планирования и управления.

Эффективное использование железнодорожного подвижного состава является важным аспектом работы транспортной отрасли. Нахождение вагонов на подъездных путях играет значительную роль в общей производительности логистических цепочек. В статье рассматриваются основные подходы к нормированию времени нахождения вагонов, анализируются существующие проблемы и предлагаются методики оптимизации с учетом современных технологических решений. Целью данной работы является разработка методики нормирования времени нахождения вагонов на подъездных путях, направленной на сокращение простоев и повышение скорости грузооборота без ущерба для качества обработки грузов. Метод исследования включает в себя анализ текущего состояния эксплуатации подъездных путей, выявление основных проблем и ограничений, а также применение принципов теории массового обслуживания. Рассматриваются технологические и межоперационные составляющие времени нахождения вагонов на подъездных путях, включая непроизводительные простои. Особое внимание уделено сложности применения аналитического метода из-за трудностей классификации подъездных путей, необходимости точного сбора данных и приближенности используемых формул. Область применения результатов включает в себя планирование и оптимизацию работы подъездных путей промышленных предприятий, терминалов и складских комплексов, интегрированных в мультимодальные цепочки поставок. Предложенная методика позволяет учитывать специфику технологических операций, технические характеристики подвижного состава и инфраструктурные ограничения. Практическая значимость работы заключается в возможности сокращения времени простоя вагонов, улучшения использования подвижного состава и повышения общей эффективности транспортной системы. Внедрение предложенных подходов способствует адаптации подъездных путей к изменениям внешних и внутренних условий, а также интеграции передовых технологий в управление логистическими процессами.

Для улучшения городской мобильности необходимо учитывать мнение пассажиров о качестве наземного общественного транспорта. Исследование предлагает сделать восприятие качества обслуживания основой разработки политики в области городского транспорта, подчеркивая, что подход, ориентированный на пользователя, критически важен для формирования устойчивых транспортных привычек. Активное привлечение и учет отзывов пассажиров позволяет городам повышать лояльность и привлекать новых пользователей. Исследование основывается на методологиях оценки показателей качества в транспортной экосистеме, особенно в мультимодальных перевозках, позволяя понять настроения различных сегментов пассажиров. Городской транспорт должен соответствовать ожиданиям горожан, что достигается посредством согласования амбиций городских властей, возможностей операторов и желаний общественности. Концепции, стимулирующие использование общественного транспорта, направлены на создание более устойчивых городских экосистем. Ключевым элементом является целостная система планирования. Она принимает во внимание различные аспекты качества: фактическое качество, предоставляемое операторами, целевое качество, определенное регуляторами, субъективное качество, основанное на опыте пассажиров, и желаемое качество, отражающее потребности пользователей. Исследование подчеркивает необходимость формализованных процессов оценки, признавая рациональность выбора пассажирами наиболее выгодного способа передвижения. Интеграция воспринимаемых показателей качества - ценный инструмент для информированного управления. Оценка и учет мнения пользователей о качестве - важный компонент прогрессивной политики в области городского транспорта, предоставляющий преимущества городским администрациям (для стратегического планирования) и транспортным компаниям (для оптимизации маршрутов и сервиса). Таким образом, создание комплексного механизма оценки качества, ориентированного на пользователя, является ключевым для повышения эффективности и удовлетворенности в городском транспорте.

В статье рассматриваются методы оптимизации управления транспортными потоками в крупных агломерациях путем применения методов кластеризации, маршрутизации и принципов теории массового обслуживания. Основное исследование посвящено перераспределению ресурсов за счет внедрения системы приоритетов в обработке заявок. Проанализировано влияние таких параметров, как срочность, плотность и пропускная способность грузопотока на работу системы и предложены алгоритмы оптимизации для сокращения времени ожидания, снижения затрат и повышения эффективности транспортных процессов. Методология исследования включает в себя применение многоканальной модели массового обслуживания для оценки влияния приоритетного распределения заявок на пропускную способность системы. Для анализа перераспределения ресурсов использованы математическое моделирование, методы линейного программирования и расчет NPV для оценки экономической эффективности. Результаты исследования подтверждают, что внедрение системы приоритетного обслуживания заявок позволяет сократить время ожидания для срочных грузов. Определены зависимости между уровнем загрузки ресурсов и долей приоритетных заявок в потоке. Разработанный алгоритм перераспределения ресурсов корректирует загрузку транспортной системы в условиях изменяющейся интенсивности потоков. Расчеты показали, что при высокой загрузке системы увеличение доли приоритетных заявок может привести к росту времени ожидания менее приоритетных клиентов, что требует поиска оптимального показателя для соблюдения баланса нагрузки. Применение предложенных методов позволило сократить среднее время ожидания приоритетных заявок в 1,5 - 2 раза в зависимости от сценария, а также подтвердило экономическую эффективность решений за счет положительного значения NPV. Оптимизированное перераспределение ресурсов способствует снижению затрат на обслуживание и сокращению совокупных операционных расходов. Практическая значимость исследования заключается в повышении эффективности транспортных процессов за счет динамического перераспределения ресурсов. Внедрение предложенных методов может применяться в логистике и транспортных компаниях для оптимизации обработки заявок, улучшения клиентского сервиса и сокращения затрат.

Современные требования к организации перевозочного процесса зависят от технологического и инфраструктурного аспектов. Традиционные подходы в регулировании вагонопотоков, в том числе с использованием методов по минимизации порожних пробегов подвижного состава, приводят к потере выгодных для ОАО «РЖД» вариантов взаимодействия с клиентами в части организации экспорта и импорта с последующей реализацией данных грузов (товаров) на территории России. Технология перевозок каменного угля в контейнерах типа «Open Top» с обратной загрузкой импортным грузом имеет преимущества, вытекающие из зарубежного и отечественного опыта реализации подобных перевозок. Настоящая статья содержит материал, основанный на экономических аспектах рассматриваемой технологии, в том числе отражает специфику и перспективы развития контейнерных перевозок угля. Выполнен сравнительный анализ экономических показателей по нескольким вариантам транспортировки каменного угля. Для клиентов железнодорожного транспорта и ОАО «РЖД» обоснована целесообразность организации грузовых перевозок в контейнерах «Open Top» с формированием замкнутых маршрутов с обратной загрузкой импортным грузом в адрес промежуточной станции. Отмечено, что экономия замкнутого кольцевого маршрута каменного угля и безводного хлорида кальция в контейнерах достигает от 30 до 65 % по сравнению с использованием универсальных полувагонов. Учитывая существующие условия загруженности железнодорожной инфраструктуры, использование контейнеров типа «Open Top» для перевозки разных грузов является ключевым преимуществом кольцевых маршрутов. Это важно учитывать при развитии экспортно-импортных отношений с дружественными странами.

В статье освещена значимость международного транспортного коридора «Север - Юг» для нашей страны. Важно учитывать, что Астраханский регион является воротами, открывающими выход на международное транспортное сообщение. Через город Астрахань и Астраханскую область проходят как водный, так и автомобильные пути, являющиеся частью международного транспортного коридора «Север - Юг». Автомобильные пути сообщения являются крайне востребованными ввиду мультимодальности грузоперевозок, а также снижения объемов при использовании водных путей по причине обмеления Волго-Каспийского канала. Существующие автомобильные пути сообщения проходят через городскую среду, заметно повышая транспортную нагрузку. Это приводит к ухудшению состояния дорожного покрытия, негативно влияет на экономическую и экологическую составляющие, наблюдается рост числа заторовых состояний. Для повышения эффективности функционирования международного транспортного коридора «Север - Юг» разработаны планировочные решения. Задача планирования заключалась в перенаправлении транзитных транспортных потоков с целью отвода их из города, не сокращая протяженности автомобильных путей сообщения. Реализация планировочных решений выполнена посредством программного продукта PTV Vision® VISSIM. В статье представлена разработанная схема альтернативного маршрута, реализуемая посредством строительства Северного обхода, включающего в себя строительство нового мостового сооружения через реку Волга и автомобильных развязок. Данное планировочное решение позволит сократить в два раза протяженность автомобильных путей сообщения, являющихся региональной частью международного транспортного коридора «Север - Юг». В случае реализации предлагаемый проект позволит разгрузить магистрали города Астрахань, повысить пропускную способность и безопасность движения.

В данной статье рассматривается развитие транспортно-логистической системы Узбекистана с акцентом на оптимизацию графика движения контрейлерных поездов. Благодаря своему стратегическому географическому положению Узбекистан является важным транзитным узлом, соединяющим Европу и Азию. Непрерывный рост грузопотоков и возрастающая потребность в повышении логистической эффективности требуют комплексного подхода к модернизации железнодорожной инфраструктуры и оптимизации транспортных процессов. В ходе исследования проведен детальный анализ текущего состояния железнодорожной сети Узбекистана, выявлены ключевые направления ее развития. Особое внимание уделено внедрению контрейлерных перевозок, которые обладают значительными преимуществами, такими как снижение транспортных затрат, повышение надежности доставки грузов и минимизация воздействия на окружающую среду. Для оценки эффективности транспортных решений применены математические модели, позволяющие анализировать пропускную способность станций и составлять расписания движения поездов. Сравнительный анализ различных методов грузоперевозок выполнен с использованием критериев принятия решений Лапласа и Вальда, что позволило определить оптимальный вид транспортировки и ее маршрут. Результаты исследования показывают, что хорошо спланированный график движения способствует увеличению объемов перевозок, улучшению логистической координации и укреплению позиций Узбекистана как ключевого транзитного коридора. Кроме того, в исследовании подчеркиваются экономические и операционные выгоды внедрения оптимизированных графиков контрейлерных поездов. Выводы данного исследования способствуют разработке стратегий модернизации железнодорожной инфраструктуры и содержат практические рекомендации по повышению эффективности грузовых перевозок. Полученные результаты могут быть полезны государственным органам и представителям отрасли для принятия обоснованных решений, направленных на повышение конкурентоспособности транспортных коридоров Узбекистана в глобальной логистической сети.

Стремление к снижению выбросов углекислого газа и переход на электрический транспорт становятся ключевыми направлениями развития транспортной инфраструктуры в городах и агломерациях европейской части России. Для эффективного перехода на электромобили возникает необходимость разработки сети зарядных станций, способной удовлетворить растущий спрос на экологически чистые виды транспорта. Предметом исследования является анализ пространственно-временных характеристик движения автомобилей для оптимизации размещения зарядной инфраструктуры. Цель работы - разработка методического подхода к определению зон концентрации транспортной активности на основе реальных данных, что позволит обоснованно выбирать места для установки зарядных станций. В данной статье рассматривается подход применения алгоритма кластеризации DBSCAN с целью анализа пространственно-временных характеристик движения автомобилей на основе реальных данных о поездках такси в городе Омске. Данный алгоритм реализован на языке программирования Python. В ходе исследования были выделены основные пространственно-временные закономерности движения такси в исследуемом регионе и выполнено объединение начальных и конечных точек маршрутов такси в обоснованные кластеры. Проведенный анализ позволяет выявить основные зоны концентрации транспортной активности, что формирует основу для дальнейшего моделирования транспортных потоков с целью оптимизации размещения зарядной инфраструктуры. Область применения результатов включает в себя планирование городской транспортной инфраструктуры, развитие сети зарядных станций для электромобилей и оптимизацию транспортных потоков. Выводы исследования подтверждают эффективность использования алгоритма DBSCAN для выявления зон высокой транспортной активности, что может существенно повысить качество планирования зарядной инфраструктуры и ускорить переход к экологически чистому транспорту.